แมกเนโตไมโอกราฟี ( MMG ) เป็นเทคนิคสำหรับการทำแผนที่กิจกรรมของกล้ามเนื้อโดยการบันทึกสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในกล้ามเนื้อโดยใช้อาร์เรย์ของSQUID (อุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด) ^{[ 1 ]}มีความสามารถในการตรวจจับกระแสไฟฟ้าช้าหรือกระแสตรงได้ดีกว่า อิเล็กโทร ไมโอกราฟีขนาดของสัญญาณ MMG อยู่ในระดับพิโค (10^−12) ถึงเฟมโต (10^−15) เทสลา (T) การย่อขนาด MMG เปิดโอกาสให้ปรับปรุง SQUID ขนาดใหญ่ให้เป็นเซ็นเซอร์แม่เหล็กขนาดเล็กที่สวมใส่ได้^{[ 2 ]}

ปัจจัยสำคัญสองประการในการพัฒนาวิธีการ MMG ได้แก่^{[ 3 ]} 1) ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ไม่ดีของสัญญาณ EMG เมื่อบันทึกแบบไม่รุกรานบนผิวหนัง ซึ่งการวัด EMG ที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันใช้หัววัดแบบเข็ม ซึ่งสามารถประเมินกิจกรรมของกล้ามเนื้อได้อย่างแม่นยำ แต่เจ็บปวดและจำกัดอยู่เฉพาะบริเวณเล็กๆ ที่มีจุดสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่ที่ไม่ดี 2) ความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ไม่ดีของเซ็นเซอร์ EMG ที่ฝังได้เนื่องจากส่วนต่อประสานระหว่างโลหะกับเนื้อเยื่อ เซ็นเซอร์ MMG มีศักยภาพที่จะแก้ไขข้อบกพร่องทั้งสองอย่างพร้อมกันได้ เนื่องจาก: 1) ขนาดของสนามแม่เหล็กจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อระยะห่างระหว่างจุดกำเนิดกับเซ็นเซอร์เพิ่มขึ้น ดังนั้นด้วย MMG ความละเอียดเชิงพื้นที่จึงสูงขึ้น และ 2) เซ็นเซอร์ MMG ไม่จำเป็นต้องมีหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าในการบันทึก ดังนั้นหากบรรจุด้วยวัสดุหรือพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ ก็สามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ทางชีวภาพในระยะยาวได้

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 มีการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับสัญญาณไฟฟ้าจากเนื้อเยื่อที่มีชีวิต นักวิจัยเหล่านี้ได้ส่งเสริมให้เกิดนวัตกรรมมากมายในด้านการดูแลสุขภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวินิจฉัยโรค ตัวอย่างเช่น การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) การตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) และการตรวจคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อ (EMG) ซึ่งอาศัยสัญญาณไฟฟ้าที่ผลิตโดยเนื้อเยื่อของมนุษย์ นอกจากนี้ ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี การวัดสนามแม่เหล็กชีวภาพจากร่างกายมนุษย์ ซึ่งประกอบด้วย การตรวจคลื่นแม่เหล็กหัวใจ (MCG) การตรวจคลื่นแม่เหล็กสมอง (MEG) และการตรวจคลื่นแม่เหล็กกล้ามเนื้อ (MMG) ได้ให้หลักฐานที่ชัดเจนว่า การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กจากกระแสไอออนในเนื้อเยื่อที่มีการทำงานทางไฟฟ้า สามารถนำมาใช้บันทึกกิจกรรมได้ สำหรับการทดลองครั้งแรกเดวิด โคเฮน ใช้ เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบอุปกรณ์ควอนตัมแทรกสอดตัวนำยิ่งยวดแบบสัมผัสจุด (SQUID)ในห้องที่มีการป้องกันสนามแม่เหล็กเพื่อวัด MCG พวกเขารายงานว่าความไวของ MCG ที่บันทึกได้นั้นสูงกว่า MCG ที่บันทึกไว้ก่อนหน้านี้หลายเท่า นักวิจัยคนเดียวกันนี้ได้ทำการวัด MEG ต่อไปโดยใช้เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก SQUID ที่มีความไวสูงกว่าโดยไม่มีการเฉลี่ยสัญญาณรบกวน เขาเปรียบเทียบ EEG และจังหวะอัลฟ่า MEG ที่บันทึกโดยผู้ป่วยทั้งปกติและผิดปกติ แสดงให้เห็นว่า MEG ได้สร้างข้อมูลใหม่และแตกต่างจาก EEG เนื่องจากหัวใจสามารถสร้างสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับสมองและอวัยวะอื่นๆ การวิจัยสนามแม่เหล็กชีวภาพในยุคแรกจึงเริ่มต้นจากการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ MCG การศึกษาเชิงทดลองในยุคแรกก็มุ่งเน้นไปที่ MCG เช่นกัน นอกจากนี้ การศึกษาเชิงทดลองเหล่านี้ยังประสบปัญหาความละเอียดเชิงพื้นที่ต่ำและความไวต่ำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากขาดวิธีการตรวจจับที่ซับซ้อน ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การวิจัยได้ขยายไปสู่การทำงานของสมอง และการศึกษาเบื้องต้นของ MEG ที่ถูกกระตุ้นเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1980 การศึกษาเหล่านี้ให้รายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับประชากรเซลล์ประสาทที่ก่อให้เกิดสัญญาณแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจากสมอง อย่างไรก็ตาม สัญญาณจากเซลล์ประสาทเดี่ยวๆ นั้นอ่อนเกินกว่าจะตรวจจับได้ จำเป็นต้องมีกลุ่มเดนไดรต์มากกว่า 10,000 เส้นรวมกันจึงจะสร้างสัญญาณ MEG ที่ตรวจจับได้ ในขณะนั้น ข้อจำกัดทางกายภาพ ทางเทคนิค และทางคณิตศาสตร์มากมายทำให้ไม่สามารถเปรียบเทียบเชิงปริมาณระหว่างทฤษฎีและการทดลองที่เกี่ยวข้องกับคลื่นไฟฟ้าหัวใจของมนุษย์และบันทึกทางชีวแม่เหล็กอื่นๆ ได้ เนื่องจากขาดแบบจำลองแหล่งกำเนิดขนาดเล็กที่แม่นยำ จึงเป็นการยากที่จะระบุว่าปัจจัยทางสรีรวิทยาเฉพาะใดมีอิทธิพลต่อความแรงของสัญญาณ MEG และสัญญาณชีวแม่เหล็กอื่นๆ และปัจจัยใดมีอิทธิพลต่อความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ทำได้ ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา มีการวิจัยมากมายเพื่อวัดและวิเคราะห์สนามแม่เหล็กที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้าภายนอกร่างกายในแอกซอนและเส้นใยกล้ามเนื้อที่แยกออกมา การวัดเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาเชิงทฤษฎีที่ซับซ้อนและการพัฒนาเครื่องขยายสัญญาณอุณหภูมิห้องที่ไวต่อแสงเป็นพิเศษและโพรบกระแสแม่เหล็กประสาท ปัจจุบัน เทคโนโลยีการบันทึกแม่เหล็กระดับเซลล์ได้กลายเป็นเทคนิคการวัดเชิงปริมาณสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้แล้ว

ปัจจุบัน สัญญาณ MMG สามารถกลายเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการวินิจฉัยทางการแพทย์ การฟื้นฟู การตรวจสอบสุขภาพ และการควบคุมหุ่นยนต์ ความก้าวหน้าล่าสุดทางเทคโนโลยีได้ปูทางไปสู่การบันทึกและวินิจฉัยโรคของกล้ามเนื้อและเส้นประสาทส่วนปลายของแต่ละบุคคลจากระยะไกลและต่อเนื่อง^{[ 4 ] [ 5 ]}ด้วยแรงจูงใจจากการสำรวจพฤติกรรมทางไฟฟ้าสรีรวิทยาของมดลูกก่อนคลอด MMG จึงถูกนำมาใช้เป็นหลักในการตรวจสอบสุขภาพระหว่างตั้งครรภ์^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}นอกจากนี้ MMG ยังมีศักยภาพที่จะนำมาใช้ในการฟื้นฟู เช่น การบาดเจ็บของเส้นประสาทจากอุบัติเหตุ การบาดเจ็บของไขสันหลัง และกลุ่มอาการกดทับเส้นประสาท^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

ขนาดของสัญญาณ MMG ต่ำกว่าของหัวใจและสมอง^{[ 10 ]}ความหนาแน่นสเปกตรัมขั้นต่ำสามารถเข้าถึงขีดจำกัดการตรวจจับ (LOD) หลายร้อย fT/√Hz ที่ความถี่ต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่าง 10 Hz และ 100 Hz ในงานสำคัญของ Cohen และ Gilver ในปี 1972 พวกเขาค้นพบและบันทึกสัญญาณ MMG โดยใช้ อุปกรณ์ การรบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด ( SQUID) พวกเขาเป็นผู้นำในการพัฒนา MMG จนถึงปัจจุบัน เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่มีความไวสูงสุดในขณะนี้ด้วยขีดจำกัดการตรวจจับ (LOD) ระดับเฟมโตเทสลา และอาจบรรลุ LOD ระดับแอตโตเทสลาได้ด้วยการเฉลี่ย [ 13 ] การวัด MMG ที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันนั้นถูก^{ครอบงำโดยSQUID} [ ^{14 ] อย่างไรก็ตาม}ต้นทุนที่สูงมากและน้ำหนักที่เทอะทะของ SQUID ทำให้การแพร่กระจายของเทคนิคการตรวจจับแม่เหล็กนี้มีข้อจำกัด ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบปั๊มด้วยแสง (OPM) ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเพื่อศึกษาการทำงานของเส้นประสาทและกล้ามเนื้อในมือในฐานะการตรวจสอบแนวคิดเบื้องต้น^{[ 11 ] [ 15 ] [ 16 ]} OPM ที่มีขนาดเล็กได้รับการปรับปรุงค่า LOD อย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากผู้ผลิตคู่แข่ง เช่น QuSpin Inc., FieldLine Inc. และ Twinleaf ความไวที่ต่ำกว่า 100 fT/√Hz ได้รับการบรรลุผลแล้วด้วย OPM ^{[ 17 ] [ 18 ]} MMG ยังไม่เป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไป ส่วนใหญ่เป็นเพราะขนาดเล็ก ซึ่งอาจได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนแม่เหล็กในบริเวณโดยรอบได้ง่าย ตัวอย่างเช่น แอมพลิจูดของสนามแม่เหล็กโลกมีขนาดใหญ่กว่าประมาณห้าล้านเท่า และสัญญาณรบกวนจากสายส่งไฟฟ้าสามารถสูงถึงระดับนาโนเทสลา นอกจากนี้ การทดลองในปัจจุบันที่ใช้ SQUID และ OPM สำหรับการตรวจจับ MMG นั้นดำเนินการในห้องที่มีการป้องกันอย่างหนาแน่น ซึ่งมีราคาแพงและเทอะทะเกินกว่าจะนำไปใช้ในชีวิตประจำวันส่วนบุคคลได้ ด้วยเหตุนี้ การพัฒนาวิธีการตรวจวัดทางชีวแม่เหล็กขนาดเล็ก ราคาประหยัด และที่อุณหภูมิห้อง จึงถือเป็นก้าวสำคัญที่จะนำไปสู่การยอมรับและความเข้าใจในชีวแม่เหล็กอย่างกว้างขวางมากขึ้น

เซ็นเซอร์ฮอลล์ประสิทธิภาพสูงได้รับการพัฒนาสำเร็จแล้วด้วยวงจรการอ่านค่าแบบรวมในเทคโนโลยี CMOS ^{[ 2 ]}อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์ฮอลล์ต้องการแหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรสูงเพื่อกระตุ้นเอฟเฟกต์ฮอลล์ และวงจรอินเทอร์เฟซที่ซับซ้อนเพื่อประมวลผลแรงดันฮอลล์ที่อ่อนที่รวบรวมได้ภายใต้สัญญาณรบกวนรอบข้าง^{[ 19 ]}เมื่อเร็วๆ นี้ เซ็นเซอร์แม่เหล็กต้านทานแบบอุโมงค์ขนาดเล็ก^{[ 20 ] [ 21 ]}รวมถึงเซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้า^{[ 22 ]}ได้รับการเสนอสำหรับอนาคตของ MMG ในรูปแบบของอุปกรณ์สวมใส่ได้ เซ็นเซอร์เหล่านี้เข้ากันได้กับ CMOS และเอาต์พุตของเซ็นเซอร์สามารถอ่านได้โดยส่วนหน้าแบบอนาล็อก^{[ 23 ]}เซ็นเซอร์ TMR ขนาดเล็กอาจเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวัด MMG ในอนาคตด้วยต้นทุนการดำเนินงานที่ค่อนข้างต่ำ

• การตรวจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสมอง
• การตรวจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหัวใจ
• การตรวจคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อ
• แม่เหล็กชีวภาพ